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Nuova particella nata all'interno di stelle nane bianche di elio, dicono i fisici
Le stelle nane bianche sono braci ardenti, i resti di piccole stelle che hanno esaurito il combustibile per bruciare La maggior parte delle nane bianche sono pezzi di carbone caldo, che irradiano gradualmente il loro calore nello spazio. Ma alcuni sono fatti di elio e sono questi che guardiamo oggi.
Poiché non generano calore da soli, le nane bianche alla fine diventeranno così fredde che dovrebbero smettere di emettere quantità significative di calore e luce. Ma questo processo di raffreddamento richiede secoli, molto più a lungo persino dell'età dell'universo, quindi non si pensa ancora che esistano le cosiddette nane nere.
La velocità precisa con cui le nane bianche si raffreddano dipende dalla loro struttura interna. Questo è abbastanza ben compreso per le semplici nane bianche alla vaniglia. Ma il sapore dell'elio riserva alcune sorprese.
La visione convenzionale è che l'elio ad alta pressione forma un plasma di nuclei in un mare di elettroni. Quando la pressione aumenta, i nuclei si ordinano formando un cristallo. Le proprietà di questo cristallo di elio determinano la velocità con cui la stella si raffredda.
Recentemente, tuttavia, gli astrofisici hanno indicato che l'elio può anche formare un condensato di Bose-Einstein. La domanda che Paulo Bedaque dell'Università del Maryland a College Park e alcuni amici indagano è come la presenza di un tale condensato possa influenzare le proprietà della stella.
Si scopre che i condensati di elio hanno un comportamento straordinariamente ricco in cui possono formarsi vari tipi di quasiparticelle. Queste quasiparticelle sono essenzialmente eccitazioni quantizzate nel condensato e sono state ben studiate per i condensati ordinari.
Poiché queste quasiparticelle trasportano energia attraverso e fuori un condensato, ne riducono il calore specifico.
Quello che Bedaque e co hanno scoperto è una quasiparticella completamente nuova che emerge nelle nane bianche di elio a causa dei vincoli extra sul comportamento del condensato al centro di un oggetto così denso.
Questa quasiparticella, dicono, riduce il calore specifico del nucleo della nana bianca di due ordini di grandezza rispetto a un nucleo cristallino.
Le conseguenze non sono difficili da immaginare. Il calore specifico più basso significa che le nane bianche di elio dovrebbero raffreddarsi molto più velocemente di quanto si pensasse in precedenza. In effetti, Bedaque e co suggeriscono che questo raffreddamento più rapido dovrebbe essere rilevabile.
A quanto pare, c'è un'anomalia nota nelle temperature delle nane bianche di elio. Un paio di anni fa, gli astronomi hanno trovato un gruppo di nane bianche di elio in un ammasso globulare a poche migliaia di anni luce da qui.
Traccia la temperatura e la magnitudine delle nane bianche e gli astronomi di solito scoprono che la sequenza delle stelle diventa più fredda e meno brillante finché non sono più visibili a qualunque telescopio stiano usando.
Ma con queste nane bianche di elio, gli astronomi hanno visto qualcos'altro: la sequenza si è conclusa ben al di sopra del limite di magnitudine delle osservazioni (che sono state fatte con Hubble). Per qualche ragione, le stelle più deboli, più belle e più vecchie non sono dove dovrebbero essere
Nessuno sa perché, ma la nuova quasiparticella e il raffreddamento che provoca, sollevano una possibilità. Forse le nane bianche dell'elio passano attraverso una sorta di transizione interna quando invecchiano che le fa raffreddare improvvisamente molto più velocemente del previsto. Ecco perché le stelle più fredde più antiche non seguono il solito schema di raffreddamento.
Per il momento, è solo un'ipotesi. Bedaque e compagni affermano che è necessaria molta più modellazione per comprendere appieno come tutto ciò potrebbe funzionare. Anche maggiori dati sulle nane bianche dell'elio reale sarebbero d'aiuto.
Sembra che ci siano mesi interessanti per questi ragazzi.
Rif: arxiv.org/abs/1111.1343 : Nucleare Condensato Ed Elio Nane Bianche